《苏州市实验高中2020人教版物理课件第四章电磁感应6互感和自感42》由会员分享，可在线阅读，更多相关《苏州市实验高中2020人教版物理课件第四章电磁感应6互感和自感42（89页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、6 互感和自感,1.互感现象: (1)定义:两个线圈之间并没有导线相连,但当一个线圈 中的电流变化时,它所产生的变化的磁场会在另一个线 圈中产生感应电动势。这种现象叫作互感,这种感应电 动势叫作_。,互感电动势,(2)应用:利用互感现象可以把_由一个线圈传递 到另一个线圈。_就是利用互感现象制成的。,能量,变压器,2.自感现象: (1)自感现象:由于_发生变化而产生的 电磁感应现象。 (2)自感电动势:在_现象中产生的感应电动势。 (3)特点:自感电动势总是_导体中原来电流的 _的。,导体自身电流,自感,阻碍,变化,具体而言: 如果导体中原来的电流是增大的,自感电动势就要阻碍原来电流的增大。
2、如果导体中原来的电流是减小的,自感电动势就要阻碍原来电流的减小。,3.自感系数: (1)理论分析表明:E= 。 (2)L称为线圈的自感系数,简称自感或_。L的大 小跟线圈的形状、长短、匝数、有无铁芯有关。 (3)单位:_。常用单位有毫亨(mH) 微亨(H),电感,亨利(H),4.磁场中的能量: 开关闭合时线圈中有电流,电流产生磁场,能量储存在 磁场中,开关断开时,线圈作用相当于电源,把磁场中 的能量转化成_。,其他形式的能量,5.两种现象图表比较:,主题一 电磁感应现象的发现 【问题探究】 如图是法拉第实验线圈。在实验中,两个线圈并没有用导线连接。,(1)当其中一个线圈中有电流时,另一个线圈中
3、是否会产生感应电流? 提示:不一定。当线圈中的电流为恒定电流时,在其周围空间产生的磁场不变,则在另一个线圈中就不会产生感应电流。只有当线圈中的电流变化时,在其周围空间产生变化的磁场,此时会在另一个线圈中产生感应电流。,(2)当一个线圈中的电流变化时,在另一个线圈中为什么会产生感应电动势呢? 提示:当一个线圈中的电流变化时,穿过两个线圈的磁通量都会变化。,【探究总结】 对互感现象的理解 (1)互感现象是一种常见的电磁感应现象,它不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间,而且可以发生于任何相互靠近的电路之间。 (2)互感现象可以把能量由一个电路传到另一个电路。变压器就是利用互感现象制成的。,(3)在
4、电力工程和电子电路中,互感现象有时会影响电路的正常工作,这时要求设法减小电路间的互感。,【典例示范】 (多选)如图所示,一电子以初速度v沿与金属极板MN平行方向飞入MN极板间,若突然发现电子向M板偏转,则可能是 ( ),A.电键S闭合瞬间 B.电键S由闭合到断开瞬间 C.电键S是闭合的,变阻器滑片P向左迅速滑动 D.电键S是闭合的,变阻器滑片P向右迅速滑动,【解析】选A、C。闭合开关、断开开关或移动滑动变阻器的滑片使得电流发生变化,穿过右边线圈的磁通量发生变化产生感应电流,由楞次定律确定感应电流的方向,知道M、N两板哪板电势高从而得出结论。,【探究训练】 1.在无线电仪器中,常需要在距离较近处
5、安装两个线圈,并要求当一个线圈中有电流变化时,另一个线圈中的电流所受的影响尽量小。则下图中两个线圈的相对安装位置最符合该要求的是 ( ),【解析】选D。两个相距较近的线圈,当其中的一个线 圈中电流发生变化时,就在该线圈周围空间产生变化 的磁场。这个变化的磁场会在另一个线圈中产生感应 电流,即发生互感现象,要使这种影响尽量小,应采用D 所示的安装位置才符合要求。因为通电线圈产生的磁 场分布与条形磁铁的类似,采用D所示的安装位置时,变 化的磁场产生的磁感线穿过另一线圈最少,故D正确。,2.如图甲所示,A、B两绝缘金属环套在同一铁芯上,A环中电流iA随时间t的变化规律如图乙所示,下列说法中正确的是
6、( ),A.t1时刻,两环作用力最大 B.t2和t3时刻,两环相互吸引 C.t2时刻两环相互吸引,t3时刻两环相互排斥 D.t3和t4时刻,两环相互吸引,【解析】选B。t1时刻感应电流为零,故两环作用力为零,A错误;t2和t3时刻A环中电流在减小,则B环中产生与A环同方向的电流,相互吸引,B正确,C错误;t4时刻A中电流为零,两环无相互作用,D错误。,【补偿训练】 如图所示,四个线圈在同一平面内,当I减小时,a、b、c线圈中的感应电流方向为 ( ),A.均为顺时针方向 B.均为逆时针方向 C.a线圈中为逆时针方向,b、c线圈中为顺时针方向 D.b线圈中为顺时针方向,a、c线圈中为逆时针方向,【
7、解析】选C。当I减小时,根据安培定则,I产生的磁 场在线圈内部是向外的且减弱,在线圈外部是向里的 且减弱,所以a线圈中的磁通量是向外且减小,由楞次 定律可知,a中感应电流的磁场向外,再根据安培定则 可判断a中感应电流的方向为逆时针;同理,b、c线圈 中的磁通量是向里且减小,由楞次定律可知,b、c中感,应电流的磁场向里,再根据安培定则可判断b、c中感应电流的方向为顺时针。故C对,A、B、D错。,主题二 自感现象 【问题探究】 探究点1 通电自感 如图所示为演示通电自感的电路。两个灯泡A1、A2规格相同,实验前先闭合开关S,调节电阻R,使两个灯的亮度相同,再调节可变电阻R1,使它们都正常发光,然后
8、断开开关S。进行实验并思考以下问题:,(1)重新接通电路。在闭合开关时,观察到两个灯泡的 发光情况是怎样的? 两灯泡的发光情况是_。,A2正常发光,A1比A2亮得晚,(2)发生这种现象的原因是什么。 提示:电路接通时,电流由零开始增加,穿过L的磁通量随之增加,在L中产生自感电动势阻碍磁通量(电流)的增加,推迟了电流达到正常值的时间,所以A1灯比A2灯晚亮。,(3)本实验中感应电流的方向与原电流的方向有什么关系?产生的感应电动势在电路中起什么作用? 提示:感应电流的方向与原电流的方向相反,产生的感应电动势在电路中起阻碍电流增加的作用。,探究点2 断电自感 如图所示为演示断电自感的电路,先闭合开关
9、使灯泡发光,然后断开开关。通过实验思考回答以下问题:,(1)为什么灯泡A不立即熄灭? 提示:电源断开时,A中由电源提供的电流瞬间变为零,而通过线圈L的电流减小,线圈中会产生自感电动势,且线圈L与灯A构成闭合回路,线圈L对A进行供电,所以灯不会立即熄灭。,(2)L中感应电流的方向与原电流的方向有什么关系? 产生的感应电动势在电路中起什么作用? L中感应电流的方向与原电流的方向_,产生的感 应电动势在电路中起_作用。,相同,阻碍电流减小的,(3)开关断开后,通过灯泡的感应电流与原来通过它的电流方向有什么关系? 提示:原来通过A灯的电流方向从左向右,开关断开后,通过灯泡的感应电流从右向左,所以通过灯
10、泡的感应电流与原来通过它的电流方向相反。,【探究总结】 1.对自感现象的理解: (1)对自感现象的理解: 自感现象是一种电磁感应现象,遵守法拉第电磁感应定律和楞次定律。,(2)对自感电动势的理解: 产生原因: 通过线圈的电流发生变化,导致穿过线圈的磁通量发生变化,因而在原线圈上产生感应电动势。,自感电动势的方向: 当原电流增大时,自感电动势的方向与原电流方向相反;当原电流减小时,自感电动势方向与原电流方向相同(即:增反减同)。,自感电动势的作用: 阻碍原电流的变化,而不是阻止,原电流仍在变化,只是使原电流的变化时间变长,即总是起着推迟电流变化的作用。,(3)对电感线圈阻碍作用的理解: 若电路中
11、的电流正在改变,电感线圈会产生自感电动势阻碍电路中电流的变化,使得通过电感线圈的电流不能突变。 若电路中的电流是稳定的,电感线圈相当于一段导线,其阻碍作用是由绕制线圈的导线的电阻引起的。,2.对通电自感和断电自感问题的三点理解: (1)通电时线圈产生的自感电动势阻碍电流的增加且与原电流方向相反。 (2)断电时线圈产生的自感电动势与原来线圈中的电流方向相同,且在与线圈串联的回路中,线圈相当于电源,它提供的电流大小从原来的IL逐渐变小。,(3)自感电动势只是延缓了电流的变化,但它不能阻止原电流的变化,更不能使原电流反向。,3.通电自感与断电自感比较:,【典例示范】 (多选)如图,电灯的灯丝电阻为2
12、 ,电池电动势为 2 V,内阻不计,线圈匝数足够多,其直流电阻为3 ,先合上电键K,过一段时间突然断开K,则下列说法中错误的是( ),A.电灯立即熄灭 B.电灯立即先暗再熄灭 C.电灯会突然比原来亮一下再熄灭,且电灯中电流方向与K断开前方向相同 D.电灯会突然比原来亮一下再熄灭,且电灯中电流方向与K断开前方向相反,【解析】选A、C、D。突然断开K,线圈将产生自感现象,且与电灯构成一闭合回路,此时通过电灯的电流向上,与断开前的电流方向相反;因线圈直流电阻比灯泡大,断开前通过线圈时电流小于通过灯泡的电流,即电灯会突然比原来暗一下再熄灭,B正确,A、C、D错误。,【探究训练】 1.如图所示,电源的电
13、动势为E,内阻r不能忽略。A、B是两个相同的小灯泡,L是一个自感系数相当大的线圈。关于这个电路的以下说法正确的是 ( ),A.由开关闭合到电路中电流稳定的时间内,A灯立刻亮,而后逐渐变暗,最后亮度稳定 B.由开关闭合到电路中电流稳定的时间内,B灯立刻亮,而后逐渐变暗,最后亮度稳定 C.开关由闭合到断开瞬间,A灯闪亮一下再熄灭 D.开关由闭合到断开瞬间,电流自左向右通过A灯,【解析】选A。由开关闭合到电路中电流稳定的时间内,A灯立刻亮,而后逐渐变暗(电源有内阻),最后亮度稳定;B灯逐渐变亮,最后亮度稳定,选项A正确,B错误;开关由闭合到断开瞬间,电流自右向左通过A灯,因为电流稳定时L中的电流小于
14、A灯电流,故A灯不闪亮就慢慢熄灭,选项C、D错误。,2.(多选)如图所示,自感线圈L的电阻很小,接通S使电路达到稳定,灯泡A发光,下列说法正确的是 ( ),A.在电路甲中,断开S,A将渐渐变暗 B.在电路甲中,断开S,A将先变得更亮,然后渐渐变暗 C.在电路乙中,断开S,A将渐渐变暗 D.在电路乙中,断开S,A将先变得更亮,然后渐渐变暗,【解析】选A、D。题图甲中,灯泡A与电感线圈L在同 一个支路中,流过的电流相同,断开开关S时,线圈L中 产生的自感电动势使得支路中的电流瞬间不变,以后 渐渐变小,A正确,B错误。题图乙中,灯泡A所在支路的 电流比电感线圈所在支路的电流要小(因为电感线圈 的电阻
15、很小),断开开关S时,电感线圈的自感电动势要,阻碍电流变小,此瞬间电感线圈中的电流不变,电感线圈相当于一个电源给灯A供电,因此反向流过A的电流瞬间要变大,然后逐渐变小,所以灯泡要先更亮一下,然后渐渐变暗,C错误,D正确。,主题三 磁场的能量及自感的图象 【问题探究】 如图所示,一个自感系数很大的线圈与某一灯泡、电源、电阻、开关组成电路。试分析下列问题:,(1)当开关闭合时,灯泡亮度有什么变化? 提示:当开关闭合时,灯泡立即变亮,至于后来的变化情况,应分情况讨论:若RL=0,电路稳定后灯泡LA因被线圈短路而熄灭,即逐渐熄灭;若RL0,LA不熄灭。,(2)在(1)中,当开关断开时,说明能使灯泡更亮
16、的条件 是什么,以及能量是如何转化的。 提示:当电流通过线圈时,把电能转化为磁场能储存在 线圈内,线圈的磁场能与通过它的电流I、线圈的自感 系数L有关,I、L数值越大,储存的磁场能越大,在 RL 条件下,当开关断开时,灯泡比原来更亮后逐渐熄灭,其 磁场能转化为灯泡的光能和内能。,(3)如何理解线圈能够体现电的“惯性”?电的“惯 性”大小与什么有关? 提示:当线圈通电瞬间和断电瞬间,自感电动势都要阻 碍线圈中电流的变化,使线圈中的电流不能立即增大 到最大值或不能立即减小为零,因此可以借用力学中 的术语,说线圈能够体现电的“惯性”。线圈的自感,系数越大,这个现象越明显,可见,电的“惯性”大小决定于线圈的自感系数。,【探究总结】 1.对磁场的能量的两点理解: (1)线圈能储存一定的磁场能,该能量又会通过电路转化成其他形式的能。 (2)线圈的磁
